книги из ГПНТБ / Пирометаллургия меди Л. М. Газарян. 1960- 13 Мб

лаждают с наружной стороны, для чего в них закладывают кес­ соны, охлаждаемые водой. Иногда делают и то и другое одно­ временно: с внутренней стороны стены футеруют магнезитом в один кирпич, а с наружной устанавливают кессоны.

При кладке стен с внутренней стороны печи через каждые 3—5 кирпичей в вертикальные швы закладывают дощечки тол­ щиной в 7 мм. При разогреве печи дощечки выгорают, что дает возможность кладке расширяться. Иногда делают через каждые 3 м кладки температурные швы шириной 25 мм в виде ломаной зигзагообразной линии. В стенах отражательной печи оставля­ ют отверстия (шпуры) для выпуска штейна, а также окна для выпуска отвального шлака и загрузки в печь жидкого конвертер­

ного шлака.

В новейших печах, где применяется подвесной свод, часто боковые стены, начиная от уровня ванны, и топочные стены вы­ кладывают подвесными блоками (рис. 56) из основного огнеупо­ ра. Эти блоки состоят из коробок, сделанных из листового желе­ за, которые набиты измельченным магнезитом в смеси с огне­

120 Плавна медных руд и концентратов в отражательных печах

упорным цементом и жидким стеклом. Коробки подвешивают на специальные конструкции. Для заполнения коробок боковых стен в последнее время стали применять также основной кирпич

(рис. 57).

Режим сушки и разогрев огнеупоров после их укладки — от­ ветственная операция, от которой зависит дальнейшее поведение огнеупора при эксплуатации печи. Правильная сушка и

разогрев вновь построенной или отремонтированной печи дают возможность увеличить

срок ее службы.

Отражательную печь нуж­ но сначала подготовить к су­ шке: удалить из рабочего

пространства обломки кир­ пича и строительного мусо­ ра, подтянуть, если это печь

свод быстро начинает расти, поэтому особого ухода и внимания при сушке и разогреве требу­ ют печи с динасовым сводом.

Кристобалит, тридимит и кварц подвергаются внезапным изменениям кристаллической формы с одновременным расшире­ нием динаса; критическими при этом являются температуры:

116—163°, 220—230° и 575°. Температуру в печной кладке, где

свод динасовый, нужно поднимать со скоростью: до 150° — по

5° в час, от 150 до 300° — по 10° в час и от 300 до 650° — по 15—

20° в час.

Для наблюдения за ростом арочного динасового свода во время нагрева вдоль свода по середине его ставят железные по­

лосы (маяки) и отмечают на них мелом уровень связи. Когда свод наращивается в каком-либо месте, то соответствующий маяк поднимается и отмеченная на нем черта становится выше

уровня тяги.

Кроме того, для наблюдения за поведением свода во время

нагрева иногда применяют регулирующие показатели подъема свода. В местах, где свод чрезмерно поднят, требуется немного отпустить тяги, чтобы кирпич при расширении не выпучивался вверх и свободно расширялся бы в стороны.

При обычном способе разогрева печи дровами трудно регу­ лировать подъем температуры' печи по графику и возможны

местные перегревы .свода над кострами. Этих недостатков можно избежать, применяя пылевидное топливо вместо дров. Метод

разогрева пылевидным топливом с успехом применяется на Бал­ хашском и Красноуральском заводах.

Для разогрева печи внутри ее выкладывают внутренний му­ фель в виде форкамеры (рис. 58). Муфель одним концом стоит

на небольшой стенке из шамота, а другим опирается на кладку передней топочной стенки печи. Толщина стенки муфеля — пол­ кирпича (115 мм).

С помощью такого муфеля удается разогревать отражатель­ ную печь весьма эффективно и точно по графику. Температуру в процессе муфельного разогрева измеряют термопарами, уста­ новленными в своде печи, а регулируют ее, изменяя количество сжигаемой угольной пыли. Подачу угольной пыли регулируют, изменяя число оборотов шнеков пылепитателей.

Выбор и подготовка топлива для отражательной плавки

В отражательной плавке применяют три вида топлива: пыле­ видный уголь, жидкое топливо и природный газ. Топливо посту­ пает в печь через форсунки. Чтобы обеспечить быстрое и энер­

гичное сгорание топлива при температуре, близкой к теоретиче­ ской, его перед поступлением в печь интенсивно смешивают в форсунках с воздухом. При этом получается короткое пламя и газы поступают в плавильную зону печи с максимальным коли­ чеством тепла.

Воздух, поступающий в форсунки вместе с топливом, на­ зывается первичным. Как правило, первичный воздух подают в форсунки под высоким давлением, чтобы топливо перешло в дисперсное (жидкое) или взвешенное (твердое) состояние.

Одного первичного воздуха не достаточно для полного сго­ рания топлива, поэтому применяется еще и вторичный воздух.

Он подается вентилятором по трубам к форсункам или поступает в печь через форсуночные окна. Для хорошего смешивания воз­ духа с топливом необходимо вторичный воздух подать так, что­ бы струя смеси топлива и воздуха получила вихревое движение.

При выборе топлива для отражательной печи надо принимать во внимание следующее:

1)возможность получения данного вида топлива и его цену

сучетом доставки;

122Плавка медных руд и концентратов в отражательных печах

2)теплотворность топлива;

3)температуру воспламенения;

4)количество воздуха для сжигания;

5)количество и состав получаемых газов;

6)количество и свойства золы топлива (в тех случаях, когда применяется уголь).

Обычно стараются выбрать такой вид топлива, иа который при плавке затрачивался бы минимум средств.

Пылевидный уголь. Уголь перед подачей в печь необходимо измельчить до 90—95% —100 меш и до. 85—90% —200 меш. Пылевидный уголь нельзя долго хранить, так как в измельчен­ ном виде под действием атмосферы он быстро окисляется. Тепло,

которое при этом выделяется, вызывает спекание пыли. При зна­

чительном доступе воздуха пыль воспламеняется, поэтому уголь измельчают по мере его использования.

Для нормальной и бесперебойной работы отражательных пе­ чей, в особенности в тех случаях, когда печь обслуживается центральной углепомольной установкой, перед форсунками пре­ дусматривают расходные бункера незначительного объема, пи­ тающие форсунки отражательных печей. Держать пылевидный уголь в расходных бункерах более 24 час. не рекомендуется.

При отражательной плавке пользуются углем различного ка­ чества, но всегда надо отдавать предпочтение углям с высоким содержанием летучих и малозольным.

Пылеугольное отопление отражательных печей наиболее рас­

нормальная работа печи.

Установки для приготовления угольной пыли подразделяются на индивидуальные и центральные.

Индивидуальные установки обслуживают один тепловой аг­ регат, центральные — весь цех или группу цехов.

В практике металлургических заводов наибольшее распро­ странение имеют центральные установки.

Процесс приготовления угольной пыли состоит из двух глав­ нейших операций: сушки угля и его измельчения. Перед сушкой уголь дробят до кусков размером в 20—50 мм в вальцовых или

кулачковых дробилках. Этим обеспечивается более равномерное питание мельниц и ускоряется процесс сушки.

Сушат уголь преимущественно в трубчатых вращающихся сушилках. Сушилка представляет собой цилиндрический бара­ бан диаметром 1,5—2 м и длиной 12—15 м, установленный на­ клонно. В верхний конец загружают влажный уголь, который при вращении печи передвигается в нижний ее конец. Горячие газы поступают навстречу движущемуся углю, отсасываются вентилятором и направляются в циклон.

Во многих случаях сушку и помол совмещают в одном агре­ гате-мельнице для измельчения. Уголь сушится нагретым до 350° воздухом, подаваемым в мельницу. Для измельчения и сушки угля наибольшее применение нашли шаровые мельницы.

Уголь загружается в мельницу с одного конца, а пыль отса­ сывается с другого и направляется в сепаратор для отделения недостаточно измельченных частиц, которые возвращаются в мельницу.

Расход воздуха по весу в 2—3,5 раза больше количества про­

изводимой пыли, что соответствует расходу воздуха 1,5—3 м3 на 1 кг угольной пыли; скорость его на выходе из мельницы равна

1—2 м/сек.

Воздух, проходя через мельницы, захватывает частицы угля

размером до 1 мм и по трубопроводу направляется в сепаратор. В результате уменьшения скорости наиболее крупные частички оседают в сепараторе, наиболее легкие частички уносятся пото­ ком воздуха вверх и по трубам поступают в циклон, где уголь­ ная пыль отделяется от воздуха.

Тонкость помола регулируют, изменяя скорость потока пыле-

воздушной смеси, вводимой в сепаратор.

В циклоне из поступившей в него пылевоздушной смеси улав­ ливается примерно 90% пыли; остальные 10% пыли уходят с воздухом, который может быть использован как первичный при сжигании пыли. Готовая пыль транспортируется к месту сжига­

ния шнеками или пневматически.

Из размольного отделения угольная пыль подается в спе­ циальные расходные бункера, расположенные у отражательных печей, из которых доставляется к горелкам шнеками.

При работе очень важно поддерживать определенный уро­

вень угольной пыли в бункерах отражательной печи. Если бун­ кер переполнится, то это может вызвать выброс пыли и ее заго­ рание, при недостаточном заполнении бункера пыль будет по­ даваться в горелку с перебоями.

Для определения уровня угольной пыли в бункерах приме­ няются указатели различных типов.

Жидкое топливо. Жидкое топливо имеет следующие преиму­ щества перед'другими видами топлива: оно обладает высокой теплотворностью 9500—11 000 ккал/кг-, сжигается почти без остатка и перекачивается по трубопроводам на сравнительно большие расстояния.

Сырая нефть, применяемая иногда для отопления печей, представляет собой смесь различных углеводородов с небольшой

примесью кислородных, азотистых и сернистых органических

соединений.

Средний элементарный состав нефти следующий: 86% С. 13% На, 1 % О. Золы в нефти содержится обычно 0,02—0,1%,

Из общего количества тепла, которое выделяется в отража­ тельной печи при сгорании топлива, часть идет на расплавление

шихты (чистый расход), а часть используется в котлах-утилиза­

торах. Чистый расход при обоих способах плавки на одну тонну

тельной печи нужно рассмотреть ее тепловой баланс, приведен­ ный ниже.

126Плавка медных руд и концентратов в отражательных печах

Взависимости от характера шихты, флюсов, топлива, произ­ водительности печи, а также в зависимости от огнеупоров, при­

меняемых для кладки, тепловой баланс печи может изменяться.

ЛИТЕРАТУРА

X. К. Аветисян. Металлургия черновой меди, Металлургиздат, 1954.

А. Н. В о л ь с к и н. Основы теории металлургических процессов, Металлург­ издат, 1943.

В. И. Смирнов. Металлургия меди и никеля, Металлургиздат, 1952. В. И. Смирнов. Отражательная плавка, Металлургиздат, 1952.

J.Newton and Wilson. Metallurgy of Copper, 1942. A. Butts. Copper, 1954.

ГЛАВА V

ДРУГИЕ ВИДЫ ПЛАВКИ МЕДНЫХ РУД

И КОНЦЕНТРАТОВ

Плавка медных концентратов в электропечах

В начале XX в. в цветной металлургии стали применять но

плавили медное сырье. Вместо шахтных печей стали применять отражательные, которые систематически улучшали и совершенст­ вовали. Примерно в этот же период начали испытывать электро­ печи для плавки медных концентратов, но несмотря на 45-летнюк>

давность испытаний они широкого распространения не получили.

Электропечи применяют исключительно в скандинавских странах, где имеется дешевая гидроэлектроэнергия, а ресурсы угля весь­ ма ограничены. До последнего времени электроплавку применя­

ляндии (производительность 12 тыс. т меди в год). Предполагали, что электропечи будут лучше использовать

тепло, чем отражательные. Практика заводов показала обрат­ ное.

Расход электроэнергии на плавку 1 т шихты в электропечах колеблется от 400 до 950 квт-ч в зависимости от тугоплавкости сырья и состава шлака, на котором работают заводы. В перево де на условное топливо расход энергии на одну тонну медной шихты составит: на заводе Сулительма 350 кг, на заводе Ронн­ скар 200 кг и на заводе Оутокумпа 264 кг.

Если сравнить лучшие показатели завода Роннскар с пока­ зателями завода, где работают отражательные печи, то и тогда расход условного топлива в электропечи в 2,3 раза, а с учетом

использования отходящих газов отражательных печей под кот лами-утилизаторами — в 3,5 раза больше, чем в хорошо рабо­ тающей отражательной печи.

Высокий удельный расход условного топлива является основ

3 млн. т в год, выплавка меди в электропечах составляет около 1%. Объясняется это тем, что решающее значение при выборе способа плавки имеет цена на топливо и энергию. Например, все Скандинавские заводы в зависимости от цен на уголь и энер­ гию применяли то электроплавку, то отражательную плавку. Завод Оутокумпа, плавивший продолжительное время медиое сырье в электропечах, в 1950 г. вынужден был отказаться от них из-за дефицита электроэнергии.

Скандинавские заводы на основе продолжительной работы электропечей пришли к выводу, что электроплавка может конку­ рировать с отражательной только в том случае, если стоимость энергии составляет 0,38 цента за 1 квт-ч при стоимости топлива

11 долл, за одну тонну. Этим объясняется, почему электроплавка не получила широкого применения, в частности, в США, где се­ бестоимость энергии 0,6—0,8 цента/квт-ч.

Так как в электропечах можно вести плавку при более высо­ кой температуре, чем в отражательных печах, предполагалось, что это даст возможность не применять флюсы и тем самым

уменьшить выход шлаков. При небольшом выходе шлаков и вы­ сокой температуре их, можно ожидать сильного снижения потерь меди.

Ниже (табл. 41) приведен состав шлаков электроплавки и отражательной плавки.

Как показывают эти данные, заводы, применяющие электро­

печи, вынуждены работать на шлаках типа шлаков отражатель­

ной плавки, так как при тугоплавких шлаках сильно увеличи­

вается расход электроэнергии. При шлаках нормальной отража­

•950 квт-ч!т. В связи с этим на медеплавильных заводах, где при­